【精品文章】十一科技华东分院戚徐健：高级氧化技术处理抗生素及其抗性基因的研究进展

文章来源： 《工业水处理》2022年第12期

第一作者 ：戚徐健

通讯 作者 ： 樊佳炜

作者单位 ：信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司华东分院

合作单位 ：江苏省建筑设计研究院有限公司、重庆大学环境与生态学院

近年来，随着抗生素的广泛使用，在水生环境中普遍检测到具有较高毒性的抗生素。由于传统污水处理厂无法高效去除污水中的抗生素，抗生素残留及活性污泥的营养环境为抗生素抗性细菌（ARB）的增殖和抗生素抗性基因（ARGs）的转移创造了有利条件。

同时，氯化、臭氧氧化、紫外辐射等常规的化学氧化与消毒工艺对ARB和ARGs的去除效率较低，甚至在某些情况下会诱发抗生素耐药性的发展。

目前，高级氧化技术（AOPs）处理抗生素废水的相关研究受到研究者的广泛关注。在控制抗生素耐药性的蔓延和降低环境风险方面，AOPs发挥了重要作用。

本文对抗生素废水的理化特性进行介绍，并综述了不同高级氧化工艺在抗生素废水处理过程中对污染物的去除效率、降解机理和降解途径等。

此外，评估了废水处理中化学氧化工艺、消毒工艺、高级氧化工艺对 ARB和ARGs的去除效果。最后，探讨了抗生素废水的高级氧化处理过程中存在的关键问题，并给出建设性意见。

水生环境中大量的抗生素残留会增加抗生素抗性菌株的进化，推动ARB和ARGs的产生。

由于医院污水、制药废水和养殖废水等通过不同渠道进入城市污水处理厂，污水处理厂被认为是环境中抗生素耐药性传播的关键场所。

传统污水处理厂虽能高效去除有机物、氮和磷，但对ARB和ARGs等新兴污染物的去除效果并不理想。

因此，需开发可行的工艺以更好地降低污水处理厂的ARB和ARGs。

鉴于此，本文综述了AOPs对抗生素去除的机理和工艺条件，并重点分析了AOPs在ARB灭活和ARGs去除方面的潜在优势。

抗生素已广泛应用于预防或治疗人类和动物的细菌感染。据报道，全世界每年使用的抗生素约为20万吨。抗生素的大量生产及过度使用给环境造成了许多负面影响。一方面，抗生素的持久性和难降解性对水生生物造成毒害。另一方面，水中抗生素的存在会滋生耐药菌，威胁人体健康，影响抗生素疗效。

目前，已开发并运用的去除污废水中抗生素的方法主要包括吸附、生物处理和膜过滤等。然而，吸附只能从废水中分离抗生素，不能将其有效降解为小分子产物。由于抗生素对微生物细菌活性具有抑制作用，常规生物处理往往效率较低。此外，膜过滤技术处理抗生素废水时需要较高工作压力，因此会消耗大量能源。相比之下，AOPs可以产生高活性自由基，如羟基自由基（•OH）、硫酸根自由基（•SO ₄ ^- ）、超氧自由基（•O ₂ ^- ）等，能够降解抗生素和其他难降解有机物，并将污染物转化为低毒性的可生物降解性产物。鉴于此，本文对AOPs去除抗生素的机理、工艺条件、降解效果进行综述，并重点分析了AOPs在ARB灭活和ARGs去除方面的潜在优势。

AOPs中的臭氧催化氧化（O ₃ /H ₂ O ₂ ）、光催化氧化（UV/TiO ₂ ）、Fenton/类Fenton氧化和超声波处理被公认是去除废水中复杂有机污染物的高效处理工艺。由于AOPs技术对各种抗生素显示出较高的去除效率，因此有望成为替代传统处理工艺的新型方案。考虑到实际废水中存在不同类型的有机污染物，像抗生素这类难降解性物质不易通过常规处理进行降解，AOPs和生物处理的耦合工艺被证实兼顾处理高效和经济的巨大优势。

可去除新兴污染物的高级氧化工艺显现出其优越性，但处理抗生素废水时仍存在处理成本偏高、实际应用率低的缺点。根据其存在问题，总结了该工艺未来的发展方向。

（1）高级氧化处理工艺在最佳操作条件下能有效去除抗生素、ARB和ARGs，但在处理过程中应考虑实际因素的影响，如酸碱性、悬浮污染物等。

（2）减少抗生素废水高级氧化处理过程产生的毒性副产物含量。

（3）深入研究抗生素废水成分对AOPs灭活ARB和去除ARGs的影响。

（4）开发新型的耦合工艺（太阳能光催化氧化等）、物理化学组合工艺（光催化/活性炭等），提高污染物的去除效率，降低处理成本。

第一作者 ：戚徐健，十一科技华东分院给排水工程师，主要从事医药厂房及电子厂房给排水设计。E-mail：

通讯作者 ： 樊佳炜，重庆大学环境与生态学院博士研究生，主要研究废水生物脱氮除磷理论与技术、低碳水处理新技术与工艺等。E-mail：

（ 来源 ：《工业水处理 》 2022年第12期 ）

  点击 阅读原文 ，查看文章原文

识别二维码添加小编微信

备注您的姓名+单位+电话+工作领域

申请加入水处理专业群

本文由丨 工业水处理 丨精编发布

编辑：徐俊英｜审核：李绍全

欢迎留言、分享、点赞

关注、转载、投稿

《工业水处理》

《工业水处理》编辑部

投稿官方网址：www.iwt.cn